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1、机械手电气控制系统设计 摘 要 在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有 毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问 世以来，相应的各种难题迎刃而解。机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵 活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动 线。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降 低了工人的劳动强度，提高了工作效率。机械手是工业机器人的重要组成部分， 在很多情况下它就可以称为工业机器人。工业机器人是集机械、电子、控制、计 算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化
2、装 备。广泛采用工业机器人，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安 全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低 生产成本，有着十分重要的意义。可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上 开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技 术融为一体的新型工业自动控制装置。本文应用三菱公司生产的可编程控制器 FX 系列 PLC，实现机械手搬运控制系统，该系统充分利用了可编程控制器（PLC） 控制功能。使该系统可靠稳定，时期功能范围得到广泛应用。 关键字：机械手；自动化装备；可编程控制器；PLC,0,目录,1,摘要 前言 . 2 第 1 章 设
3、计目的及主要内容. 3 1.1 设计目的. 3 1.2.主要内容. 3 第 2 章 机械手的操作要求及功能 . 4 2.1.操作要求. 4 2.2 操作功能 . 5 第 3 章 PLC 及机械手的选择和论证 . 6 3.1PLC. 6 3.1.1 PLC 简介 . 6 3.1.2 PLC 的结构及基本配置 . 6 3.1.3 PLC 的选择 . 7 3.2 机械手 . 7 3.2.1 机械手简介 . 7 3.2.2 机械手的选择 . 8 第 4 章 硬件电路设计及描述. 8 4.1 操作方式 . 10 4.2 输入与输出分配表及 I/O 分配接线 . 10 第 5 章 软件电路设计及描述 .
4、12 5.1 机械手的操作系统程序 . 12 5.2 回原位程序 . 12 5.3 手动单步操作程序 . 13 5.4 自动操作程序 . 14 5.5 机械臂传送系统梯形图 . 14 5.6 指令语句表 . 16 第 6 章 总结. 17 参考文献 . 18,2,前言 大二的学习即将结束，课程设计是其中一个重要环节，是对以前所学的知识 及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用 PLC 的技术 得到愈来愈广泛的应用。 可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称 PLC，是在继电 顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化
5、控制装置。随 着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC 的功能也越来越强大，更多地具有计 算机的功能，所以又简称 PC（PROGRAMMABLE CONTROLLER），但是为了不和 PERSONAL COMPUTER 混淆，仍习惯称为 PLC。目前 PLC 已经在智能化、网络化方面取得了很 好的发展，并且现今已出现 SOFTPLC，更是 PLC 领域无限的发展前景。本文主要 通过气动机械臂的 PLC 控制来介绍 PLC 的具体应用，让我们更熟悉 PLC，为今后 学习打下基础。 机械手采用 plc 控制，具有可靠性高，改变程序灵活等优点。无论进行时间 控制还是控制或混合控制，都可以通过设置 p
6、lc 的程序实现。可以根据机械手的 动作顺序改变程序，是机械手通用性更好 。 采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。工 作环境适应性好。阻力损失和泄露减少。不会污染环境，造价低。,3,第 1 章 设计目的及主要内容 设计目的 1、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力， 拓宽和深化学生的知识。 2、培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的 一般程序规范和方法。 3、培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册 工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。 4、培养学生进行调查研究，面向实际，
7、面向生产，向工人和技术人员学习 的基本工作态度，工作作风和工作方法。 主要内容 正确选用机械手和 PLC 类 绘制 I/O 分配 设计梯形图 指令语句 5.模拟调试 设计要求 1、接线图（一张） 2、原理图（一张） 3、设计计算说明书（一份）,第 2 章机械手的操作要求及功能 2.1 操作要求 气动机械手的动作示意图如图 1 所示，气动机械手的功能是将工件从 A 处移 送到 B 处。控制要求为： 1、气动机械手的升降和左右移行分别由不同的双线圈电磁阀来实现，电磁 阀线圈失电时能保持原来的状态，必须驱动反向的线圈才能反向运动； 2、上升、下降的电磁阀线圈分别为 YV2、YV1；右行、左行的电磁阀
8、线圈为 YV3、YV4； 3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀 YV5 来实现，线圈通电时夹紧工件，线圈 断电时松开工件； 4、机械手的夹钳的松开、夹紧通过延时 1.7S 实现； 5、机械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程开关 SQ1、SQ2、SQ3、 SQ4 来实现； 6、机械手工作流程：原点下降夹紧上升右行下降松开上升 左行原点,4,2.2 操作功能 机械手的操作面板如图 2 所示。机械手能实现手动、回原位、单步、单周期 和连续等五种工作方式。 1、手动工作方式时，用各按钮的点动实现相应的动作； 2、回原位工作方式时，按下“回原位”按钮，则机械手自动返回原位； 3、单步工作方式时，每按下一次
9、启动安钮，机械手向前执行一步； 4、单周期工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手只运行一个周期； 5、连续工作方式时，机械手在原位，只要按下启动安钮，机械手就会连续 循环工作，直到按下停止安钮； 6、传送工件时，机械手必须升到最高点才能左右移动，以防止机械手在较 低位置运行时碰到其他工件； 7、出现紧急情况，按下紧急停车按钮时，机械手停止所有的操作。,5,6,第 3 章PLC 及机械手的选择 PLC PLC 简介 可编程控制器（简称 PLC）：是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业 环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻 辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作
10、等面向用户的指令，并通过数字或模 拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程 简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC 控制技术的应用必将形成世界 潮流。 PLC 的结构及基本配置 一般讲，PLC 分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式 PLC，有一块 CPU 板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，当然按 CPU 性能分 成若干型号，并按 I/O 点数又有若干规格。对模块式 PLC，有 CPU 模块、I/O 模 块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的 PLC，都属于总线式开 放型结构
11、，其 I/O 能力可按用户需要进行扩展与组合。 CPU：PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，每台 PLC 至少有一 个 CPU。与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、存储器及实现它们之间联 系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定 了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组成单元。 存储器：可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。 I/O 模块：PLC 的对外功能，主要是通过各种 I/O 接口模块与外界联系的。 电源模块：有些 PLC 中的电源，是与 CPU 模块合二为一的，有些是分开的， 其主要用途是为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路 提供 24V 的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流 220VAC 或 110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为 24V。 PLC 的
